Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования постоянного напряжения . Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и расширение функциональных возможностей. На выходе реверсивного счетчика 1 формируется двоичньй код, поступающий на адресный вход постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 15 каждого из трех преобразователей код - напряжение 2, 3 и 4. В каждое из трех ПЗУ записаны ступенчатые значения двоичного кода двух первых полупериодов функции синуса, сдвинутых по фазе относительно друг друга на 120 . Цифроаналоговый преобразователь 16 преобразует значение т-разрядного кода на его входе в постоянное напряжение на выходе, которое через фильтр 17 поступает на первьяй вход компаратора 23, на второй вход которого поступает напряжение , пропорциональное току через данную обмотку электродвигателя 6. Если напряжение на первом входе компаратора превьш1ает напряжение на втором входе, то на его выходе сохраняется высокое напряжение, которое поступает на одни входы элементов И 21, 22, на другие входы .которых поступают сигналы с (m-v-1) -го выхода ПЗУ 15, значение которых соответствует знаку функции синуса. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. i (Л

COIO3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (50 4 H 02 M 7/537

У

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3980157/24-07 (22) 26.11.85 (46) 15.06.87. Бюл. Ф 22 (71) Институт технической кибернетики

АН БССР (72) А.А.Шайков (53) 621.316.727 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 972650, кл. Н 02 M 7/48, 1982.

Авторское свидетельство СССР

У 316162. кл. Н 02 М 7/48, 1969. (54) ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО НАПРЯЖЕНИЯ В СТУПЕНЧАТОЕ ПЕРЕМЕННОЕ (57) Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования постоянного напряжения, Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей и расширение функциональных возможностей.

На выходе реверсивного счетчика 1 формируется двоичный код, поступающий на адресный вход постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 15 каждого

„„SU„„1317617 А1 из трех преобразователей код — напряжение 2, 3 и 4. В каждое из трех ПЗУ записаны ступенчатые значения двоичного кода двух первых полупериодов функции синуса, сдвинутых по фазе ото носительно друг друга на 120 . Цифроаналоговый преобразователь 16 преобразует значение m-разрядного кода на его входе в постоянное напряжение на выходе, которое через фильтр 17 поступает на первый вход компаратора 23, на второй вход которого поступает напряжение, пропорциональное току через данную обмотку электродвигателя 6.

Если напряжение на первом входе компаратора превышает напряжение на втором входе, то на его выходе сохраня-. ется высокое напряжение, которое пос- ф/ тупает на одни входы элементов И 21, 22, на другие входы. которых поступают сигналы с (m+1)-ro выхода ПЗУ 15, значение которых соответствует знаку ф функции синуса. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Ьие

1 131

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для преобразования постоянного напряжения в ступенчатое переменное заданной формы в устройствах автоматики, энергетики, электроприводах общепромьппленного назначения с асинхронными, синхронными и шаговыми электродвига.телями.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей и расширение функциональных возможностей преобразователя.

На чертеже приведена принципиальная схема преобразователя постоянного напряжения в ступенчатое переменное, используемого для управления асинхронным электродвигателем с тремя обмотками.

Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное содержит счетчик 1, имеющий п выходов, которые соединены соответственно с и входами каждого из трех преобразователей 2 — 4 код — напряжение.

Каждый из трех преобразователей

2 — 4 код — напряжение содержит мостовой транзисторный переключатель 5, диагональ которого, служащая для подключения нагрузки 6 (соответствующей обмотки электродвигателя), образована общей точкой соединения коллектора первого транзистора 7 с эмиттером второго транзистора 8, анода второго диода 9 с катодом первого диода 10 и общей точкой соединения коллектора третьего транзистора 11 с эмиттером четвертого транзистора 12, анода четвертого диода 13 с катодом третьего диода 14, общая точка соединения коллекторов второго 8 и четвертого 12 транзисторов с катодами второго 9 и четвертого 13 диодов предназначена для подключения к плюсовой шине питания, а общая точка соединения анодов первого 10 и третьего 14 диодов— для подключения к минусовой шине питания. Кроме того, каждый преобразователь включает постоянное запоминающее устройство 15 с записанными ступенчатыми значениями ш-разрядного двоичного кода двух первых полупериодов функции синуса со знаком, цифроаналоговый преобразователь 16, фильтр

i7 элемент НЕ 18, первый 19 и второй 20 элементы задержки фронта, первый 21 и второй 22 элементы И, компаратор 23 и резистор 24„ причем п

7617 входов постоянного запоминающего устройства 15 соединены с ll выходами счетчика 1, m выходов — с m входами цифроаналогового преобразователя 16, а (m+1) é выход — с входом первого элемента 19 задержки фронта и через элемент НЕ 18 с, входом второго элемента 20 задержки фронта, выход которого соединен с первым входом первого

10 элемента И 21 и с базой третьего транзистора 11 мостового переключателя 5, а выход первого элемента 19 задержки фронта соединен с первым входом второго элемента И 22 и с базой первого транзистора 7, выходы первого 21 и второго 22 элементов И соединены соответственно с базами второго 8 и четвертого 12 транзисто,ров, вторые входы первого 21 и вто20 рого 22 элементов И соединены с выходом компаратора 23, первый вход которого соединен через фильтр 17 с выходом цифроаналогового преобразовате-. ля 16, а второй вход — с общей точкой

25 соединения эмиттеров первого 7 и третьего 11 транзисторов и первым выводом резистора 24, второй вывод которого соединен с минусовым выводом источника питания, 30

Счетчик 1 выполнен реверсивным, имеющим два входа для подачи на них входных импульсов заданной частоты (для прямого и обратного счета);

Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное работает следующим образом.

Входные импульсы заданной частоты, поступая на один из входов (прямого .10 или обратного счета) реверсивного счетчика 1, формируют Hà его выходе двоичный код, соответственно увеличивающийся или уменьшающийся по величине. Этот код подается на п-адресный

45 вход постоянного запоминающего устройства 15 каждого из трех преобразователей 2 — 4 код — напряжение. В каждое из трех постоянных запоминающих устройств 15 предварительно запи50 саны ступенчатые значения ш-разрядного двоичного кода двух первых полупериодов функции синуса со знаком.

Причем одним и тем же значениям празрядного кода на входах всех трех

55 постоянных запоминающих устройствах

15 соответствуют на m выходах последних ступенчатые значения m-разрядного двоичного кода двух полупериодов функции синуса, сдвинутых по фазе отно3 13176 сительно друг друга на 120, а на (m+ 1) — и выходе соответствует знаку функции синуса напряжение, принимающее единичное значение для одного и нулевое значение для другого полупе5 риодов функции синуса. Цифроаналоговый преобразователь 16 преобразует .значение m-разрядного кода на его

" входе в постоянное напряжение на выходе, которое через фильтр .17 посту- 1ð пает на первый вход компаратора 23, на второй вход которого поступает напряжение с резистора 24, пропорциональное току через данную обмотку 6 электродвигателя. Если напряжение на первом входе компаратора 23 превышает напряжение на его втором входе, то на выходе компаратора 23 сохраняется высокое напряжение, которое поступает на вторые входы элементов И 21 и 22, Предположим, что в данный момент на m выходах постоянного запоминающего устройства 15 (для первой обмотки

6 электродвигателя) появляется какой- 25 то двоичный код, а на (m+1) é выходе — единичное значение напряжения, которое через элемент 19 задержки фронта передается на базу транзистора 7, открывая последний, и на первый30 вход элемента И 22. Предположим также, что и на второй вход элемента И

22 в данный момент поступает высокое напряжение с выхода компаратора 23, тогда с выхода элемента И 22 высокое напряжение передается на базу транзистора 12, открывая его. В связи с этим ток от плюса источника питания через транзистор 12, соответствующую обмотку 6 электродвигателя, открытый 4О транзистор 7 и резистор 24 поступает. на минус источника питания. Ток, проходя через индуктивную нагрузку обмотки 6 электродвигателя, возрастает и увеличивает соответственно величину 45 падения напряжения на резисторе 24 и, следовательно, на втором входе компаратора 23. Как только величина напряжения на втором входе компаратора 23 станет больше величины напря- 5О жения на его первом входе, компаратор

23 изменяет выходное напряжение скачком до нуля, через элемент И 22 закрывая транзистор 12 и прекращая через последний прохождение тока от источника питания.

После этого ЭДС самоиндукции, запасенная в обмотке 6 электродвигателя, поддерживает прохождение тока в

17 4 том же направлении по цепи: обмотка

6 электродвигателя, транзистор 7, резистор 24, диод 14, обмотка 6 электродвигателя, до тех пор, пока напряжение на резисторе 24 не станет меньше напряжения на первом входе компаратора 23, после чего на выходе последнего напряжение скачком принимает высокий уровень и через элемент

И 22 снова открывает транзистор 12, поддерживая через обмотку 6 электродвигателя величину тока, пропорциональную в данный момент весу кода постоянного запоминающего устройства

15. С изменением в последнем веса кода изменяется величина напряжения на первом входе компаратора 23 и преобразователь отслеживает новую величину тока через обмотку 6 электродвигателя по описанному способу.

Подавая на вход реверсивного счетчика 1 количество импульсов, укладывающееся в половину периода синусоиды, получают первую полуволну синусоиды тока на обмотке 6 электродвигателя.

Скачкообразное изменение напряжения с высокого уровня до нуля на (m+1) м выходе постоянного запоминающего устройства 15, отражающего изменение знака функции синуса, передается низким уровнем через элемент 19 задержки фронта на базу транзистора

7 и через элемент И 22 на базу транзистора 12, закрывая их без задержки, а на выход элемента НЕ 18 — высоким уровнем, которое, проходя через элемент 20 задержки фронта, передается на выход последнего с заданной задержкой только переднего фронта и поступает на базу транзистора 11 и через элемент И 21 на базу транзистора 8, открывая их. Задержка-переднего фронта сигнала необходима для предотвращения сквозных токов через закрывающийся транзистор 12 и открывающийся транзистор 11, а также через закрывающийся транзистор 7 и открывающийся транзистор 8.

В связи с этим ток от плюса источника питания через транзистор 8, обмотку 6 электродвигателя, транзистор

11 и резистор 24 поступает на минус источника питания. Ток, проходя через резистор 24, увеличивается, и как только он создаст на резисторе

24 напряжение, большее чем на первом входе компаратора 23, последний изме17

1 5 13176 няет выходное напряжение с высокого на низкое и через элемент И 21 закрывает транзистор 8. ЭДС самоиндукции, запасенная в обмотке 6 электродвигателя, поддерживает прохождение тока по цепи: обмотка 6 электродвигателя, транзистор 11, резистор 24, диод 10, обмотка 6 электродвигателя, .-до тех пор, пока напряжение на резисторе 24 не станет меньше величины напряжения на первом входе компаратора 23, после чего на выходе последнего скачкообразно изменяется напряжение с низкого на высокое, которое своим уровнем открывает через элемент 15

И 21 транзистор 8 для прохождения тока через обмотку 6 электродвигателя от источника питания аналогично описанному. Подавая следующую порцию импульсов на вход реверсивного счетчи- gp ка 1, формируют второй отрицательный полупериод синусоидального тока через .обмотку 6 электродвигателя. Такие же процессы происходят и во всех остальных обмотках 6 электродвигателя с за- 25 данным сдвигом по фазе.

Фильтр 17 служит для сглаживания ступенчатой формы напряжения на выходе цифроаналогового преобразователя

16, уменьшая искажения ступенчатой 3О синусоидальной формы напряжения на первом входе компаратора 23. Диоды

9 и 13 предназначены для защиты транзисторов от выбросов напряжения на обмотках 6 электродвигателя во время 35 их коммутации.

Таким образом, при подаче на входы реверсивного счетчика 1 импульсов заданной частоты по обмоткам 6 электродвигателя протекают токи синусоидальной формы в соответствии с выражениями

27

Т -I .sin -- N;

2 2ц

I =I s in (- — N — --) с12 М 3

2ц 2

I =I sin (— N + — ) с 3 3 где Т,, 50

Т „, Т„ — ток соответственно через первую, вторую и третью обмотки 6 электродвигателя; — максимальный ток через об- 55 мотки 6 электродвигателя;

M — число периодов Т входных импульсов, укладывающихся в два полупериода функции

6 синуса, записанных в постоянном запоминающем устройстве 15;

N — число входных импульсов, поступающих на вход реверсивного счетчика 1.

При подаче входных импульсов на прямой вход реверсивного счетчика 1 электродвигатель вращается в одну сторону, а при подаче входных импульсов на обратный вход — в другую.

Частота тока, питающего обмотки 6 электродвигателя, определяется выражением

f ф

d Т .M где Т вЂ” период частоты следования м входных импульсов.

Число M выбирают, и для формирования симметричного по трем фазам синусоидального переменного напряжения оно должно быть кратно трем. Причем чем больше число И, тем меньше по величине разница между соседними ступеньками синусоидальной формы тока, питающего обмотки 6 электродвигателя и тем менее заметна ступенчатость формы тока.

С увеличением частоты входных импульсов (уменьшение периода Т ) увеличивается частота fd тока, питающего обмотки 6 электродвигателя, и, наиборот, уменьшением частоты входных импульсов можно довести час;оту тока, питающего обмотки 6 электродвигателя до нуля.

Принципиальная схема преобразователя, представленная на чертеже,и принцип ее работы применимы без изменений для получения переменного трехфазного напряжения на трех трансформаторах, если вместо обмоток 6 электродвигателя подключить соответственно первичные обмотки трех трансформаторов к выходам преобразователей 2

4 код — напряжение °, !

Для получения переменного напряжения на одном трансформаторе необходимо использовать счетчик 1 и один преобразователь 2 код — напряжение, к выходу которого подключить первичную обмотку трансформатора.

Для управления m-фазным шаговым электродвигателем (с электронным делением шага) необходимо использовать реверсивный счетчик 1 и по количеству фаз электродвигателя m преобразователей 2 код — напряжение, выходы каждоСоставитель С.Станкевич

Техред В.Кадар Корректор M.Äåì÷èê

Редактор А.Огар

Заказ 2432/53 Тираж 660 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

7 13176 го из которых должны быть подключены к соответствующим m обмоткам шагового электродвигателя, а в каждое постоянное запоминающее устройство 15 должны быть записаны ступенчатые значения двоичного кода заданной функции тока (напряжения) с соответствующим сдвигом фазы.

Таким образом, изобретение позволяет уменьшить массогабаритные пока- 10 затели преобразователя и расширить

его функциональные возможности.

Формула изобретения

l5

1. Преобразователь постоянного напряжения в ступенчатое переменное, содержащий счетчик, по числу фаз преобразователи код — напряжение, мостовой транзисторный переключатель, диа- 20 гональ которого, служащая для подключения нагрузки, образована общей точкой соединения коллектора первого транзистора с эмиттером второго, анода второго диода с катодом первого и 25 общей точкой соединения коллектора третьего транзистора с эмиттером четвертого, анода четвертого диода с катодом третьего, общая точка соединения коллекторов второго и четверто- 30 го транзисторов с катодами второго и четвертого диодов предназначена для подключения к плюсовой шине питания, а общая точка соединения анодов первого и третьего диодов предназначена для подключения к минусовой шине питания, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и расширения функциональных возможностей, преобразователь 40

l7 8 код — напряжение снабжен постоянным запоминающим устройством с записанными ступенчатыми значениями и-разрядного двоичного кода двух первых полупериодов функции синуса со знаком, цифроаналоговым преобразователем, фильтром, элементом НЕ, первым и вторым элементами задержки фронта, первым и вторым элементами И, компаратором и резистором, причем п входов постоянного запоминающего устройства соединены с и выходами счетчика, m выходов с m входами цифроаналогового преобразователя, а (m+1) é выход — с входом первого элемента задержки фронта и через элемент НЕ с входом второго элемента задержки фронта, выход которого соединен с первым входом первого элемента И и с базой третьего транзистора мостового переключателя, а выход первого элемента задержки фронта соединен с первым входом второго элемента И и с.базой первого транзистора, выходы первого и второго элементов И соединены соответственно с базами второго и четвертого транзисторов, вторые входы первого и второго элементов И соединены с выходом компаратора, первый вход которого соединен через фильтр с выходом цифроаналогового преобразователя, а второй вход соединен с общей точкой соединения эмиттеров первого и третьего транзисторов и первым выводом резистора, второй вывод которого соединен с минусовым выводом источника питания.

2, Преобразователь по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что счетчик выполнен реверсивным.